JP2008009183A - 定着装置およびこれを用いた画像形成装置ならびに異常判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱回転体の過昇温をより確実に防止することができる定着装置および画像形成装置ならびに異常判定方法を提供すること。
【解決手段】定着装置２００において、複数のサーミスタ２４１は、それぞれ加熱ベルト２１３の温度を検出する。電源部２６０は、加熱ベルト２１３を電磁誘導作用によって発熱させるコイル２３１に、電力を供給する。制御部２５０は、ウォームアップ時に、複数のサーミスタ２４１による検出温度のいずれかが定着可能温度に到達すると、検出温度の差が所定のしきい値を上回っているか否かを判別する。上回っている場合には、いずれかのサーミスタ２４１に異常が発生しているとして、電源部２６０に対してコイル２３１への電力供給を停止させる。また、電源部２６０はコイル２３１への供給電力を検出して制御部２５０にフィードバックし、制御部２５０は、供給電力に応じて検出温度差と比較するしきい値を変更する。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録媒体にトナー像などの未定着画像を溶融定着させる定着装置およびこれを用いた画像形成装置ならびに異常判定方法に関し、特に加熱ローラや加熱ベルトなどの加熱回転体を使用する定着装置における異常判定方法に関する。

電子写真方式または静電記録方式によるプリンタやファクシミリ、複写機などの画像形成装置では、記録媒体に静電的に担持されたトナー像を記録媒体に溶融定着させる定着装置が使用されている。

この定着装置では、通常、サーミスタなどの温度検出手段を設け、検出温度に応じて加熱回転体に供給する熱を調整することによって、定着温度を制御している。ところが、サーミスタの異常により、加熱回転体の温度を正しく検出できなくなると、加熱回転体を過昇温させてしまう恐れがある。

そこで、加熱回転体の温度を検出するサーミスタを複数用意し、検出温度の差に基づいてサーミスタの温度検出に異常が発生したことを検出する技術が、たとえば特許文献１に記載されている。

この特許文献１記載の定着装置は、加熱回転体の記録紙に接触する部分と接触しない部分に、それぞれ１つずつサーミスタを配置している。特許文献１記載の定着装置は、まず、トナー像の記録媒体への溶融定着が可能な温度（定着可能温度）まで加熱回転体の温度を上昇させるウォームアップ動作が終了すると、その時点における２つのサーミスタの検出温度差を記憶する。そして、定着処理を行う際に、２つのサーミスタの検出温度差ΔＴと記憶しておいた検出温度差との比較を、間欠的に繰り返す。比較の結果、検出温度差の差分が規定のしきい値よりも大きい場合には、サーミスタが加熱回転体の温度を正しく検出できなくなったと判別し、加熱を中止する。
特開２００３−０６６７６０号公報

しかしながら、特許文献１記載の定着装置では、加熱回転体が急速に加熱される場合、加熱回転体の過昇温を有効に防止できない恐れがある。

近年、消費電力低減とウォームアップ時間短縮を目的として、加熱回転体に熱容量の小さい加熱ベルトを採用した定着装置や、電磁誘導作用によって生じるジュール熱で加熱回転体を加熱する電磁誘導加熱方式による定着装置が、実用化されている。このような定着装置では、金属製の加熱ローラとハロゲンランプにより構成される従来の定着装置よりも、加熱回転体の温度が急速に上昇する。

このような状況の下、特許文献１記載の定着装置では、ウォームアップ動作時に加熱回転体の温度が急速に上昇した場合、比較処理を開始する前に、定着装置の温度が各部に損傷を与えるレベルまで上昇してしまう恐れがある。また、サーミスタの検出温度を基にウォームアップ動作の終了を決定しているような場合、そのサーミスタに異常が発生すると、いつまでも比較処理が行われず、加熱回転体が過昇温してしまう恐れがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、加熱回転体の過昇温をより確実に防止することができる定着装置および画像形成装置ならびに異常判定方法を提供することを目的とする。

本発明の定着装置は、未定着画像が形成された画像記録媒体に接触した状態で回転する加熱回転体と、前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、前記加熱回転体の温度を検出する複数の温度検出手段と、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したか否かを判別する温度判別手段と、前記温度判別手段によって、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したと判別されたとき、当該所定の温度に達した検出結果と他の検出結果との温度差に基づいて異常の有無を判定する異常判定手段と、を有する構成を採る。

本発明の画像形成装置は、画像記録媒体上に未定着画像を形成する画像形成手段と、上記構成の定着装置と、を有する構成を採る。

本発明の異常判定方法は、未定着画像が形成された画像記録媒体に接触した状態で回転する加熱回転体と、前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、前記加熱回転体の温度を検出する複数の温度検出手段と、を有する定着装置における異常判定方法であって、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したか否かを判別する温度判別ステップと、前記温度判別ステップで前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したと判別されると、当該所定の温度に達した検出結果と他の検出結果との温度差に基づいて異常の有無を判定する異常判定ステップと、を有する構成を採る。

本発明によれば、特定の温度検出手段に頼ることなく、加熱回転体の温度が所定の温度に達したときに迅速に異常の有無の判定を実行できるため、温度検出手段の異常を迅速に検知することが可能となる。これにより、加熱回転体の過昇温をより確実に防止することができる。

本発明の第１の態様に係る定着装置は、未定着画像が形成された画像記録媒体に接触した状態で回転する加熱回転体と、前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、前記加熱回転体の温度を検出する複数の温度検出手段と、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したか否かを判別する温度判別手段と、前記温度判別手段によって、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したと判別されたとき、当該所定の温度に達した検出結果と他の検出結果との温度差に基づいて異常の有無を判定する異常判定手段と、を有する構成を採る。

この構成によれば、複数の温度検出手段のいずれかに異常が発生していても、正常な温度検出手段の検出結果が所定の温度に達した時点で異常の有無の判定を行うことができる。したがって、いずれかの温度検出手段に異常が発生している場合に、加熱回転体の温度上昇が急激であっても、加熱回転体が各部に損傷を与える高温状態となる前に、その異常を検出し、安全のために加熱回転体の加熱を停止するなどの措置を講じることができる。すなわち、加熱回転体の過昇温を、未然に防ぐことができる。

本発明の第２の態様に係る定着装置は、上記構成を有するとともに、前記異常判定手段は、当該定着装置のウォームアップ動作中に当該判定処理を行う構成を採る。ここで、ウォームアップ動作とは、たとえば、装置の電源投入時や休止状態からの復帰動作時に、トナー像を画像記録媒体上に溶融定着できる温度まで加熱回転体の温度を上昇させる動作をいう。

この構成によれば、ウォームアップ動作中、つまり定着処理が行われる前という早い段階で、温度検出手段の異常を判定することができる。

本発明の第３の態様に係る定着装置は、上記構成を有するとともに、前記所定の温度は、前記ウォームアップ動作における前記加熱回転体の目標温度以下である構成を採る。

この構成によれば、ウォームアップ動作が完了する以前に、つまり定着処理が行われる前という早い段階で、温度検出手段の異常を判定することができる。

本発明の第４の態様に係る定着装置は、上記構成を有するとともに、前記温度判別手段によって、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したと判別されたとき、当該所定の温度に達した検出結果と他の検出結果との温度差を算出する温度差算出手段と、前記温度差算出手段によって算出された温度差を所定のしきい値と比較する温度差比較手段と、をさらに有し、前記異常判定手段は、前記温度差比較手段によって算出された温度差が所定のしきい値以上であるとき、異常があると判定する構成を採る。

この構成によれば、複数の温度検出手段の一部に異常が発生しているか否かを、確実に判別することができる。

本発明の第５の態様に係る定着装置は、上記構成を有するとともに、前記加熱回転体は、前記画像記録媒体に接触する無端状の加熱ベルトを有する構成を採る。

この構成によれば、加熱回転体の断続的な温度上昇の変化を、より正確に測定する事ができる。また、熱容量の小さい加熱ベルトを用いることにより、加熱速度を急速に行うことができる。

本発明の第６の態様に係る定着装置は、上記構成を有するとともに、前記加熱手段は、電磁誘導作用によって前記加熱回転体を発熱させる構成を採る。

この構成によれば、加熱回転体に供給する熱を、電力制御によって容易に制御することができる。

本発明の第７の態様に係る定着装置は、上記構成を有するとともに、前記加熱手段に投入された電力を検出する投入電力検出手段、をさらに有し、前記異常判定手段は、前記投入電力検出手段によって検出された投入電力に応じて、前記しきい値を変更する構成を採る。

この構成によれば、加熱手段に投入される電力を特定することができる。また、加熱手段に投入される電力に応じて、つまり加熱回転体の温度上昇の度合いに応じて、異常判定の基準となるしきい値を変更することができ、異常判定の精度を高めることができる。

本発明の画像形成装置は、画像記録媒体上に未定着画像を形成する画像形成手段と、上記構成を有する定着装置と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、上記した各定着装置で得られる効果を、画像記録媒体上に未定着画像を形成する画像形成装置で奏することができる。

本発明の異常判定方法は、未定着画像が形成された画像記録媒体に接触した状態で回転する加熱回転体と、前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、前記加熱回転体の温度を検出する複数の温度検出手段と、を有する定着装置における異常判定方法であって、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したか否かを判別する温度判別ステップと、前記温度判別ステップで前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したと判別されると、当該所定の温度に達した検出結果と他の検出結果との温度差に基づいて異常の有無を判定する異常判定ステップと、を有するようにした。

この方法によれば、複数の温度検出手段のいずれかに異常が発生していても、正常な温度検出手段の検出結果が所定の温度に達した時点で異常の有無の判定を行うことができる。したがって、いずれかの温度検出手段に異常が発生している場合に、加熱回転体の温度上昇が急激であっても、加熱回転体が各部に損傷を与える高温状態となる前に、その異常を検出し、安全のために加熱回転体の加熱を停止するなどの措置を講じることができる。すなわち、加熱回転体の過昇温を、未然に防ぐことができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る定着装置を用いる画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。

図１において、画像形成装置１００は、原稿読取部１１０、給紙部１２０、画像形成部１３０、定着部２００（定着装置）、および排紙部１４０を有する。画像形成部１３０は、帯電ローラ１３１、電子写真感光体（以下「感光体ドラム」という）１３２、レーザ走査ユニット１３３、現像ユニット１３４、現像ローラ１３５、および転写ローラ１３６を有する。

原稿読取部１１０は、図示しないイメージセンサを使用して原稿を読み取り、画像情報の時系列電気デジタル画素信号を出力する。

給紙部１２０は、記録紙（画像形成媒体）を、画像形成部１３０の動作と同期した所定のタイミングで、一枚ずつ画像形成部１３０へ給送する。

画像形成部１３０は、原稿読取部１１０から出力される画像情報や、図示しないコンピュータなど外部のホスト装置から送られてきた画像情報を基に、給紙部１２０から給送される記録紙上にトナー像を形成する。

具体的には、画像形成部１３０において、感光体ドラム１３２は、図示しない駆動装置によって回転駆動され、帯電ローラ１３１は、感光体ドラム１３２に接しながら回転して感光体ドラム１３２の表面をマイナスの所定の電位に一様に帯電させる。レーザ走査ユニット１３３は、原稿読取部１１０やホスト装置から入力される画像情報の時系列電気デジタル信号に対応して変調されたレーザビームを出力し、感光体ドラム１３２の表面を走査露光する。感光体ドラム１３２の表面（像形成面）には、レーザビームによって露光された部分の電位絶対値が低下することにより、画像情報に対応する静電潜像が形成される。

また、画像形成部１３０において、現像ユニット１３４は、トナーを格納しており、現像ローラ１３５は、現像ユニット１３４に格納されたトナーを感光体ドラム１３２の表面に供給する。ただし、現像ローラ１３５には、感光体ドラム１３２の表面のうち露光された部分の電位と露光されていない部分の電位との間の電位となるように、所定の現像バイアス電圧が印加されている。これにより、トナーは感光体ドラム１３２の露光部分にのみ付着し、レーザビームによって形成された静電潜像が現像され、未定着トナー像が感光体ドラム１３２上に形成される。

画像形成部１３０において、給紙部１２０から給送された記録紙は、感光体ドラム１３２と転写ローラ１３６の間のニップ部に送られる。転写ローラ１３６は、所定の転写バイアス電圧が印加されており、感光体ドラム１３２の表面の未定着トナー像を、ニップ部にて記録紙に転写させる。そして、ニップ部を通過した記録紙は、定着部２００へ給送される。

定着部２００は、熱によって記録紙上の未定着トナー像を記録紙に溶融定着させ、定着処理が終了した記録紙を排紙部１４０へ給送する。定着部２００の構成については、後に別図を参照して詳しく説明する。

排紙部１４０は、定着部２００から給送された記録紙を排出し、排出した記録紙を外部から容易に取り出せる状態で積載する。

図２は、図１に示す画像形成装置で使用される定着部２００の基本的な構成を示す断面図である。

図２において、定着部２００は、加熱ローラ２１１、定着ローラ２１２、加熱ベルト２１３（加熱回転体）、加圧ローラ２２１、コイル(加熱手段)２３１、コイルホルダ２３２、ハウジング２３３、サーミスタ(温度検出手段)２４１、板ばね２４２、およびセンサステー２４３を有する。

加熱ベルト２１３は無端状であり、加熱ローラ２１１および定着ローラ２１２に巻き掛けられている。加圧ローラ２２１は、定着ローラ２１２の周表面のうち加熱ベルト２１３が巻き掛けられる部分で、加熱ベルト２１３を挟んで定着ローラ２１２に圧接する。これにより、定着ローラ２１２と加圧ローラ２２１との間には、記録紙３０１を挟み込んで記録紙３０１上の未定着トナー像３０２を記録紙３０１に定着させるための定着ニップ部２９０が形成されている。

また、加圧ローラ２２１は、図示しない駆動装置によって矢印３１１の方向に回転する。定着ローラ２１２および加熱ベルト２１３は、加圧ローラ２２１の回転によって、矢印３１２の方向に従動回転する。これにより、定着ニップ部２９０に進入した記録紙３０１は、加圧ローラ２２１から押圧されながら、加熱ベルト２１３の周表面の移動速度と同じ速度で、矢印３１３の方向に移動する。

コイル２３１は、加熱ローラ２１１の周表面の加熱ベルト２１３が巻き掛けられる部分に対して、対向配置されている。コイルホルダ２３２は、加熱ローラ２１１を中心にした円形の断面領域にわたって加熱ローラ２１１の周囲を覆うように、コイル２３１を加熱ローラ２１１側で保持する。ハウジング２３３は、コイル２３１の加熱ローラ２１１に面しない側、つまり、コイル２３１のコイルホルダ２３２と相反する側を覆っている。

加熱ローラ２１１、定着ローラ２１２、加熱ベルト２１３、および加圧ローラ２２１の回転軸方向（紙面垂直方向）におけるそれぞれの幅は、定着ニップ部２９０の記録紙３０１の通過領域（以下「通紙領域」という）に対応する幅よりも広くなっている。また、コイル２３１は、通紙領域に対応する幅にわたって配置されている。

サーミスタ２４１は、加熱ベルト２１３の内側のスペースに、加熱ベルト２１３の内側の面、つまり、記録紙３０１のトナー像形成面に接触しない側の面に当接して配置されている。より具体的には、サーミスタ２４１は、加熱ベルト２１３がコイル２３１と対向する部分を通過してから定着ローラ２１２に接触するまでの間の位置に配置されている。センサステー２４３は、板ばね２４２の弾性力を用いて、サーミスタ２４１を常に適切な接触圧で加熱ベルト２１３に接触した状態に保持する。

サーミスタ２４１は複数備えられており、加熱ベルト２１３の回転軸方向に並べて配置されている。

図３は、定着部２００の軸方向を示す模式図である。定着部２００には、図３に示すように、３つのサーミスタ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃが定着部２００の軸方向に並べて配置されている。サーミスタ２４１ａ、２４１ｂは、定着処理の際の加熱ベルト２１３の温度制御を行うためのものである。サーミスタ２４１ｃは、加熱ベルト２１３が異常に高温となった場合に、これを検出して画像形成装置１００を緊急停止させるためのものである。

図２に戻って説明を続ける。加熱ローラ２１１および加熱ベルト２１３は、回転方向の全周および少なくとも通紙領域に対応する幅にわたって、導電性磁性部材からなる発熱層を有する。コイル２３１は、供給電力に応じた交番磁界を発生し、加熱ローラ２１１の発熱層および加熱ベルト２１３の発熱層に渦電流を発生させる。すなわち、コイル２３１は、電磁誘導作用によって、加熱ローラ２１１および加熱ベルト２１３を発熱させる。なお、加熱ベルトの昇温をより急速に行うためには、加熱ベルトの熱容量をより小さくすることが望ましい。

一方、コイルホルダ２３２は、導電率の低い耐熱性樹脂で形成されている。これにより、コイルホルダ２３２がコイル２３１の電磁誘導作用によって発熱するのを防止することができる。また、ハウジング２３３は、アルミニウム合金などの、コイル２３１が発生する交番磁界を遮断可能な磁気遮蔽材料で形成されている。これにより、コイル２３１の加熱ローラ２１１および加熱ベルト２１３と相対しない側への磁束の通過を遮断することができ、交番磁界が他の装置部に影響を及ぼすのを防ぐことができる。

コイル２３１の電磁誘導作用による発熱は、加熱ローラ２１１および加熱ベルト２１３のコイル２３１に対向する部分で発生する。一方で、加熱ローラ２１１および加熱ベルト２１３は回転するため、加熱ローラ２１１および加熱ベルト２１３は、回転方向の全周にわたって一様に加熱される。その結果、定着ニップ部２９０に進入した記録紙３０１に対して、安定した熱を供給することができる。

このように構成された定着装置２００では、未定着トナー像３０２が転写された面を加熱ベルト２１３に接触させるように、記録紙３０１を矢印３１３の方向で定着ニップ部２９０へ進入させることにより、記録紙３０１上の未定着トナー像３０２を記録紙３０１に溶融定着させることができる。また、図３で説明したように、この定着部２００では、加熱ベルト２１３の２箇所以上の部分の温度を測定可能となっている。

加熱ベルト２１３の温度には、画像形成装置１００の動作状態に応じた適正値が存在する。また、加熱ベルト２１３の温度は、コイル２３１に供給する電力に応じて変化する。そこで、定着部２００は、複数のサーミスタ２４１による加熱ベルト２１３の温度検出結果を用いて、コイル２３１に供給する電力を調節したり、加熱ベルト２１３の温度が異常に高くなった場合にコイル２３１への電力供給を停止するなどの制御を行う。

以下、このような定着部２００の制御について説明する。

図４は、定着部２００の制御に関係する要部の概略構成を示す概略構成図である。

図４において、定着部２００は、制御部２５０（異常判定手段）、電源部２６０、および操作表示部２７０をさらに有する。

制御部２５０は、制御基板で構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５１、ＣＰＵ２５１が実行する制御プログラムなどを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）２５２、およびＣＰＵ２５１の作業用メモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）２５３を備えている。

電源部２６０は、電源基板で構成され、図示しないＡＣ（Alternating Current）電源に接続してＡＣ電力を入力するＡＣ入力部２６１と、コイル２３１の電源として機能するＩＨ電源２６２とを備えている。制御部２５０のＣＰＵ２５１は、サーミスタ２４１、電源部２６０、および操作表示部２７０に接続されている。電源部２６０のＩＨ電源２６２は、制御部２５０およびコイル２３１に接続されている。

制御部２５０は、ＣＰＵ２５１でＲＯＭ２５２に格納された所定の制御プログラムを実行することにより、後に説明する温度制御処理を実現する。制御部２５０は、この温度制御処理において、コイル２３１に印加する電力を調節して加熱ベルト２１３の温度を制御するための制御信号を、ＩＨ電源２６２へ出力する。また、ＲＯＭ２５２には、定着部２００の異常の有無を判定するためのしきい値を定めたしきい値テーブルが格納されている。

ＩＨ電源２６２は、制御部２５０から入力される制御信号にしたがって、適切な電力をコイル２３１に印加し、コイル２３１を駆動する。また、ＩＨ電源２６２は、コイル２３１に投入された電力を検知する投入電力検知部（図示せず）を備えている。ＩＨ電源２６２は、この投入電力検知部が検知した投入電力を、ＣＰＵ２５１にフィードバックする。

以上のように構成された定着部２００では、サーミスタ２４１が検出する加熱ベルト２１３の複数箇所の温度とコイル２３１に投入された電力に応じて、コイル２３１の交番電界の強度を制御し、加熱ベルト２１３の発熱を制御することができる。すなわち、定着部２００では、加熱ベルト２１３の温度をフィードバック制御することが可能となっている。

制御部２５０は、画像形成装置１００の電源投入時や休止状態からの復帰時に、ウォームアップ動作として、温度制御処理を実行する。ここで、ウォームアップ動作とは、加熱ベルト２１３の温度を、未定着トナー像３０２を記録紙３０１に溶融定着させることが可能な温度（以下「定着可能温度」という）などの目標温度まで上昇させる動作を指す。制御部２５０は、温度制御処理を実行する際に、加熱ベルト２１３が定着可能温度に到達したか否かの判別を、サーミスタ２４１の検出温度に基づいて行う。

しかしながら、上記したように、サーミスタ２４１が加熱ベルト２１３の温度を正しく検出できない場合がある。たとえば、板ばね２４２が緩んだり、サーミスタあるいは加熱ベルト２１３の内側面にゴミが付着して、サーミスタ２４１と加熱ベルト２１３との接触状態が悪くなってしまった場合などである。

この場合、実際には加熱ベルト２１３の温度が定着可能温度を超えているにもかかわらず、これを検出できずに、加熱ベルト２１３の温度をさらに上昇させてしまうといった事態が発生する恐れがある。そこで、図３に示すようにサーミスタ２４１を複数用意し、制御部２５０で、それぞれの温度情報を比較して温度差が大きい場合にはいずれかのサーミスタ２４１に異常が発生したとしてコイル２３１への電力供給を停止させる。しかしながら、前記したように、温度情報の比較を行うタイミングによっては、異常検出が遅れる可能性がある。

ここで、ウォームアップ開始からの経過時間と検出温度との関係について説明する。

図５は、ある定着装置において、サーミスタ２４１ａ、２４１ｂのいずれかに異常が発生した場合の、ウォームアップ開始からの経過時間とサーミスタ２４１ａ、２４１ｂの検出温度Ｔ_１、Ｔ_２との関係の一例を示すグラフ図である。横軸はウォームアップ開始からの経過時間を示し、縦軸は検出温度を示す。

サーミスタ２４１ａ、２４１ｂのいずれかに異常が発生した場合、その検出温度Ｔは、実際の加熱ベルト２１３の温度変化に追従できない。たとえば、サーミスタ２４１ｂの加熱ベルト２１３との接触部分にゴミが付着しているような場合には、検出温度Ｔ_２は徐々に上昇するものの、図５に示すように、サーミスタ２４１ａの検出温度Ｔ_１に比べてその上昇は緩やかとなる。すると、検出温度Ｔ_２と検出温度Ｔ_１との温度差ΔＴは、時間経過とともに加熱ベルト２１３の温度が上昇するにつれて大きくなっていく。

したがって、検出温度Ｔ_１が、たとえば定着可能温度Ｔ_Ｓに到達した時点で、温度差ΔＴが、両方が正常な場合に生じる温度差の範囲内にあるか否かによって、サーミスタ２４１ａ、２４１ｂのいずれかに異常が発生したか否かを判別することができる。

しかしながら、たとえば、サーミスタ２４１ｂではなく、サーミスタ２４１ａに異常が発生していた場合には、この異常判定自体が実施されず、加熱ベルト２１３が過昇温となる恐れがある。

そこで、制御部２５０は、前記した温度制御処理において、サーミスタ２４１ａ、２４１ｂから入力される温度情報のいずれかが定着可能温度に達したときに、温度情報の比較を行う。

図６は、制御部２５０の温度制御処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１１００では、ウォームアップ動作が開始されるのを監視する。ウォームアップ動作は、たとえば、電源部２６０に対して、コイル２３１への電力供給開始によって開始される。コイル２３１に電力が投入されると、磁束が発生し、加熱ローラ２１１の発熱層および加熱ベルト２１３の発熱層が発熱する。一方で、ウォームアップ動作の間、加圧ローラ２２１は回転し、加熱ベルト２１３を所定の一定速度で回転させる。これにより、加熱ベルト２１３の温度は、回転方向の全周にわたってほぼ一様に上昇する。

ステップＳ１２００では、加熱ベルト２１３の複数箇所での温度検出を行う。すなわち、サーミスタ２４１ａから入力される検出温度Ｔ_１と、サーミスタ２４１ｂから入力される検出温度Ｔ_２を取得する。

次に、ステップＳ１３００では、検出温度Ｔ_１、Ｔ_２のいずれかが、定着可能温度Ｔ_Ｓに達したかを監視する。いずれかが定着可能温度Ｔ_Ｓに達した場合には（Ｓ１３００：ＹＥＳ）、ステップＳ１４００へ進む。

ステップＳ１４００では、サーミスタ２４１ａの検出温度Ｔ_１とサーミスタ２４１ｂの検出温度Ｔ_２との温度差ΔＴを算出する。

なお、サーミスタ２４１ａの検出温度Ｔ_１は定着可能温度Ｔ_Ｓとほぼ等しいため、定着可能温度Ｔ_Ｓとサーミスタ２４１ｂの検出温度Ｔ_２に基づいて温度差ΔＴを算出するようにしてもよい。

次に、ステップＳ１５００では、コイル２３１への投入電力の値を電源部２６０から取得する。

そして、ステップＳ１６００では、取得した投入電力値と前記したしきい値テーブルを基に、温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを決定する。

図７は、しきい値テーブルの内容の一例を示す説明図である。しきい値テーブル３５０では、投入電力値に対応付けて、サーミスタ２４１の温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒが設定されている。コイル２３１の投入電力は、ソータなどのオプション装置が稼動しているか否かといった画像形成装置１００の使用状況に応じて変化する。ここでは、温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒとして、投入電力値７００Ｗ（ワット）以上９００Ｗ未満（７００〜９００Ｗ）に対し２０℃（度）、投入電力値９００Ｗ以上１１００Ｗ未満（９００〜１１００Ｗ）に対し２５℃、投入電力値１１００Ｗ以上１３００Ｗ未満（１１００〜１３００Ｗ）に対し３０℃が、それぞれ設定されている。すなわち、投入電力値が大きいほど、温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒは大きく設定されている。この理由については、後に説明する。

図６に戻って説明を続ける。ステップＳ１７００では、ステップＳ１４００で算出した温度差ΔＴがステップＳ１６００で決定した温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを上回っているか否かを判別する。温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒ以下である場合には（Ｓ１７００：ＮＯ）、ステップＳ１８００へ進む。温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを上回っている場合には（Ｓ１７００：ＹＥＳ）、ステップＳ１９００へ進む。

ステップＳ１８００では、定着部２００を定着処理が可能な待機状態（通常動作モード）へ移行させてウォームアップ動作を完了し、一連の処理を終了する。

一方、温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを超えた場合には、サーミスタ２４１ａ、２４１ｂのいずれかに異常の恐れがある。ところが、なんらかの一時的な異常により、いずれかのサーミスタ２４１に誤検知が発生した可能性もある。そこで、ステップＳ１９００では、異常検出の精度を高めるために、ウォームアップの開始後、１回目の昇温ではサーミスタ異常検出をリトライし、２回目の昇温でも温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを超えた場合には、リトライは行わないことを決定する。リトライする場合には（Ｓ１９００：ＹＥＳ）、ステップＳ２０００へ進む。リトライしない場合には（Ｓ１９００：ＮＯ）、ステップＳ２１００へ進む。

ステップＳ２０００では、リトライを行うために、定着部２００の温度を一旦低下させてから再び昇温を行う（クールダウン）。具体的には、まず、コイル２３１への電力供給の一時停止を指示し、サーミスタ２４１ａの検出温度Ｔ_１とサーミスタ２４１ｂの検出温度Ｔ_２の両方が、定着可能温度Ｔ_Ｓよりも十分に低い温度まで下がった後、再度コイル２３１への電力供給を再開させる。そして、ステップＳ１２００へ戻り、検出温度Ｔ_１、Ｔ_２の監視を再び開始する。

ステップＳ２１００では、温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを２回超えたことから、サーミスタ２４１ａ、２４１ｂのいずれかに異常が発生したと判定し、電源部２６０に対し、コイル２３１への電力供給の停止を指示する。このとき、操作表示部２７０と制御部２５０を除いて画像形成装置１００の各部への給電を停止させるなどして、装置の動作を制限するようにしてもよい。また、操作表示部２７０を使用して、定着部２００に異常が発生した旨の警告を行う。具体的には、操作表示部２７０に、所定のエラーメッセージを表示させる、あるいは警告ランプを点灯させるなどの表示処理を行わせ、装置を操作するオペレータに対して異常温度上昇により装置を停止させた旨の通知を行う。そして、一連の処理を終了する。

なお、ステップＳ１３００では、定着可能温度Ｔ_Ｓ以外の所定の温度に検出温度Ｔ_１、Ｔ_２のいずれかが達したか否かを判別し、いずれかが達した場合にステップＳ１４００へ進むようにしてもよい。ただし、ウォームアップ動作中にサーミスタ２４１の異常判定を行い、より確実に定着部２００の過昇温を防ぐために、この所定の温度は定着可能温度Ｔ_Ｓ以下であることが望ましい。また、リトライを行わない前提で、ステップＳ１７００で温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを超えた場合に、無条件にステップＳ２１００へと進むようにしてもよい。また、ステップＳ２１００では、所定の通信媒体を介して接続された監視端末などに対して、異常停止を示す信号を送信するようにしてもよい。また、ステップＳ２１００で、定着部２００が過昇温となる可能性がある旨の警告のみを行い、その後、ステップＳ１８００へ進むようにしてもよい。さらに、温度差ΔＴが所定のしきい値よりも大きいか否かではなく、しきい値以上か否かを判別し、しきい値以上である場合に、サーミスタ２４１に異常が発生していると判定するようにしてもよい。

このような温度制御処理により、サーミスタ２４１ａ、２４１ｂのいずれかが異常であっても、ウォームアップ動作の開始後、加熱ベルト２１３が定着可能温度Ｔ_Ｓに到達した時点で、これを検出することができる。そして、コイル２３１への電力供給を停止したり、異常発生の警告を出すなど、加熱ベルト２１３の過昇温を防ぐために必要な対策を講じることが可能となる。

以下、コイル２３１への投入電力値が大きいほど温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを大きく設定した理由について、ウォームアップ開始からの経過時間とサーミスタ２４１ａ、２４１ｂの検出温度Ｔ_１、Ｔ_２との関係を示すグラフ図を参照して、説明を行う。

図８は、サーミスタが正常な場合の、コイル２３１に１２００Ｗの電力を投入したときの時間と検出温度との関係の一例を示すグラフ図である。横軸はウォームアップ動作開始からの経過時間を示し、縦軸は検出温度を示す。

サーミスタ２４１ａ、２４１ｂが共に正常な場合、図８に示すように、検出温度Ｔ_１、Ｔ_２は、ほとんど温度差がない状態で上昇する。ウォームアップ動作開始時から規定の時間ｔ_０が経過したときに検出温度Ｔ_１が定着可能温度Ｔ_Ｓに達したとき、検出温度Ｔ_１、Ｔ_２の温度差ΔＴは、せいぜい５℃以内となる。一方、投入電力値１２００Ｗに対応する温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒは、図７に示すように３０℃である。したがって、制御部２５０は、温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒよりも小さいことから、サーミスタ２４１ａ、２４１ｂが正常であると判断し、検出温度Ｔ_１が定着可能温度Ｔ_Ｓに達した時点でウォームアップ動作を終了する。検出温度Ｔ_１、Ｔ_２にはほとんど温度差がないため、前記した規定の時間ｔ_０が経過したタイミングの前後で、ウォームアップ動作は終了することになる。その結果、定着部２００は、定着処理が可能な待機状態となる。

図９は、サーミスタが異常な場合の、コイル２３１に１２００Ｗの電力を投入したときの時間と検出温度との関係の一例を示すグラフ図であり、図８に対応するものである。ここでは、サーミスタ２４１ａに加熱ベルト２１３に対する接触不良などの異常が発生し、検出温度Ｔ_１が実際の加熱ベルト２１３の温度よりも低くなっている場合を示す。

サーミスタ２４１ａが異常な場合、サーミスタ２４１ａの検出温度Ｔ_１はサーミスタ２４１ｂの検出温度Ｔ_２よりも低くなる。ここでは、検出温度Ｔ_２が定着可能温度Ｔ_Ｓに到達した時点の温度差ΔＴが、図８に示すように３５℃であったとする。一方、投入電力値１２００Ｗに対応する温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒは、図７に示すように３０℃である。したがって、制御部２５０は、温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを上回ることから、定着部２００が異常であると判定し、コイル２３１への電力供給を停止させるなど、加熱ベルト２１３の過昇温を防ぐための必要な処理を行う。この結果、サーミスタ２４１ａの検知温度Ｔ_１は定着可能温度Ｔ_Ｓに到達していないものの、加熱ベルト２１３の過昇温を防ぐことができる。

通常、コイル２３１への投入電力が大きいほど、加熱ベルト２１３の昇温の速度が高いため、サーミスタ２４１の検出温度Ｔの加熱ベルト２１３の温度に即時に追従できず、サーミスタ２４１の検出温度のばらつきが大きくなる。このことから、図７に示すしきい値テーブル３５０では、投入電力値が大きいほど温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒは大きく設定されている。したがって、同じ温度差ΔＴでも、投入電力が異なる場合には異常判定の結果が異なったものとなる。

図１０は、サーミスタが異常な場合の、コイル２３１に８００Ｗの電力を投入したときの時間と検出温度との関係の一例を示すグラフ図であり、図９に対応するものである。

ここでは、図１０に示すように、検出温度Ｔ_２が定着可能温度Ｔ_Ｓに到達したときの検出温度Ｔ_１、Ｔ_２の温度差ΔＴが、２５℃であったとする。一方、投入電力値８００Ｗに対応する温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒは、図７に示すように２０℃である。したがって、制御部２５０は、温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒを上回ることから、定着部２００が異常であると判定する。

ただし、温度差ΔＴが同じ２５℃であっても、図９のように１２００Ｗの電力がコイル２３１に投入されているケースでは、対応する温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒが３５℃であり、温度差ΔＴが温度差のしきい値ΔＴ_ｔｈｒよりも小さいことから、異常とは判定されない。このように、しきい値テーブル３５０を参照することにより、コイル２３１への投入電力に応じた異常判定を行うことができ、判定の精度を高めることが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、定着部２００において、加熱ベルト２１３の温度を検出するサーミスタを複数用意し、検出温度の温度差が所定のしきい値よりも大きいか否かを判別し、大きい場合にはサーミスタに異常が発生していると判定するようにした。これにより、サーミスタの異常を検出することができ、加熱ベルトが過昇温となっているにもかかわらずこれを検出できないといった事態を未然に防ぐことが可能となる。また、この判別は、いずれかのサーミスタが所定の温度に到達した時点で行うため、過昇温検出用に設けられたサーミスタで過昇温が検出される前に、定着可能温度への到達の判定用に設けられたサーミスタの異常を検出できる。さらに、複数のサーミスタの全てに同時に異常が発生することは稀であることから、確実にサーミスタの異常を検出することができるだけでなく、異常が発生したサーミスタの修理や交換などを促すことができ、他のサーミスタに異常が発生した場合に備えることができる。したがって、より確実に過昇温を防止することができる。

また、定着部２００は、ウォームアップ動作中に判定を行うので、サーミスタの異常を早期に判定することができる。また、加熱ベルト２１３を無端状としたので、断続的な温度上昇の変化を高い精度で測定することが可能である。

また、電磁誘導作用を用いて加熱ベルト２１３の昇温を行うため、加熱ベルト２１３を発熱させる際の温度コントロールを、電力制御によって容易に行うことができる。また、このような定着部２００は、従来の金属製加熱ローラとハロゲンランプによる構成の定着部よりも加熱速度が急速であるが、上記したように速やかに異常が判別されるため、加熱ベルト２１３が過昇温してしまうのを確実に防ぐことができる。さらに、加熱ベルト２１３を発熱させるために投入された電力を検出するとともに、許容される温度差のしきい値を投入電力値に対応付けて設定するようにしたので、投入電力に応じたより適切な異常判定を実現することができる。

なお、本実施の形態では、加熱ベルトの軸方向に並べて配置された２個のサーミスタを使用するようにしたが、サーミスタを２個以上配置して２箇所以上で温度検出を行う構成であれば個数や配置はこれに制限されるものではない。たとえば、図３のサーミスタ２４１ｃのような緊急用のサーミスタや、他の用途で設けられたサーミスタによる検出結果を、サーミスタの異常検出用として兼用するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、加熱回転体として加熱ベルトを使用する場合について説明したが、これに限るものではない。たとえば、加熱ローラで直接に未定着トナー像の溶融定着を行う定着装置では、加熱ローラが加熱回転体にあたる。この場合、加熱ローラの複数個所で温度検出を行うようにすればよい。

本発明に係る定着装置およびこれを用いた画像形成装置は、加熱回転体の過昇温をより確実に防止することができる定着装置および画像形成装置として有用である。

本発明の一実施の形態に係る定着装置を用いた画像形成装置の全体構成を示す概略断面図 本実施の形態における定着部の基本的な構成を示す断面図 本実施の形態における定着部の軸方向を示す模式図 本実施の形態における定着部の制御に関係する要部の概略構成を示す概略構成図 加熱回転体の記録紙に接触する部分に配置されたサーミスタの温度検出に異常が発生した場合の、ウォームアップ開始からの経過時間と検出温度との関係の一例を示すグラフ図 本実施の形態における制御部の温度制御処理の流れを示すフローチャート 本実施の形態におけるしきい値テーブルの内容の一例を示す説明図 サーミスタが正常な場合の、コイルに１２００Ｗの電力を投入したときの時間と検出温度との関係の一例を示すグラフ図 サーミスタが異常な場合の、コイルに１２００Ｗの電力を投入したときの時間と検出温度との関係の一例を示すグラフ図 サーミスタが異常な場合の、コイルに８００Ｗの電力を投入したときの時間と検出温度との関係の一例を示すグラフ図

符号の説明

１００ 画像形成装置
１１０ 原稿読取部
１２０ 給紙部
１３０ 画像形成部
２００ 定着部
１４０ 排紙部
１３１ 帯電ローラ
１３２ 感光体ドラム
１３３ レーザ走査ユニット
１３４ 現像ユニット
１３５ 現像ローラ
１３６ 転写ローラ
２１１ 加熱ローラ
２１２ 定着ローラ
２１３ 加熱ベルト
２２１ 加圧ローラ
２３１ コイル
２３２ コイルホルダ
２３３ ハウジング
２４１ サーミスタ
２４２ 板ばね
２４３ センサステー
２５０ 制御部
２６０ 電源部
２７０ 操作表示部
２５１ ＣＰＵ
２５２ ＲＯＭ
２５３ ＲＡＭ
２６１ ＡＣ入力部
２６２ ＩＨ電源

Claims (9)

1. 未定着画像が形成された画像記録媒体に接触した状態で回転する加熱回転体と、
   前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、
   前記加熱回転体の温度を検出する複数の温度検出手段と、
   前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したか否かを判別する温度判別手段と、
   前記温度判別手段によって、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したと判別されたとき、当該所定の温度に達した検出結果と他の検出結果との温度差に基づいて異常の有無を判定する異常判定手段と、
   を有する定着装置。
2. 前記異常判定手段は、
   当該定着装置のウォームアップ動作中に当該判定処理を行う、
   請求項１記載の定着装置。
3. 前記所定の温度は、前記ウォームアップ動作における前記加熱回転体の目標温度以下である、
   請求項１記載の定着装置。
4. 前記温度判別手段によって、前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したと判別されたとき、当該所定の温度に達した検出結果と他の検出結果との温度差を算出する温度差算出手段と、
   前記温度差算出手段によって算出された温度差を所定のしきい値と比較する温度差比較手段と、をさらに有し、
   前記異常判定手段は、
   前記温度差比較手段によって算出された温度差が所定のしきい値以上であるとき、異常があると判定する、
   請求項１記載の定着装置。
5. 前記加熱回転体は、
   前記画像記録媒体に接触する無端状の加熱ベルトを有する、
   請求項１記載の定着装置。
6. 前記加熱手段は、
   電磁誘導作用によって前記加熱回転体を発熱させる、
   請求項１記載の定着装置。
7. 前記加熱手段に投入された電力を検出する投入電力検出手段、をさらに有し、
   前記異常判定手段は、
   前記投入電力検出手段によって検出された投入電力に応じて、前記しきい値を変更する、
   請求項３記載の定着装置。
8. 画像記録媒体上に未定着画像を形成する画像形成手段と、
   請求項１から請求項７のいずれかに記載の定着装置と、
   を具備する画像形成装置。
9. 未定着画像が形成された画像記録媒体に接触した状態で回転する加熱回転体と、前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、前記加熱回転体の温度を検出する複数の温度検出手段と、を有する定着装置における異常判定方法であって、
   前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したか否かを判別する温度判別ステップと、
   前記温度判別ステップで前記複数の温度検出手段による複数の検出結果の１つが所定の温度に達したと判別されると、当該所定の温度に達した検出結果と他の検出結果との温度差に基づいて異常の有無を判定する異常判定ステップと、
   を有する異常判定方法。

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